2019-2020学年高中物理 第18章 3 氢原子光谱课件 新人教版选修3-5

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第十八章原子结构3氢原子光谱[学习目标]1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念.(重点)2.知道氢原子光谱的实验规律.(重点)3.知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特征.(难点)自主探新知预习一、光谱1.定义用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按____展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录,即光谱.波长2.分类(1)线状谱:由一条条的____组成的光谱.(2)连续谱:由连在一起的____组成的光谱.3.特征谱线各种原子的发射光谱都是______,且不同原子的亮线位置____,故这些亮线称为原子的____谱线.亮线光带线状谱不同特征4.光谱分析(1)定义:利用原子的________来鉴别物质和确定物质的组成成分.(2)优点:灵敏度高.特征谱线二、氢原子光谱分析1.氢原子光谱的实验规律(1)光谱研究的意义许多情况下光是由原子____电子的运动产生的,因此光谱研究是探索原子结构的重要途径.内部(2)气体发光原理①气体放电:玻璃管中稀薄气体在强电场的作用下会电离,形成自由移动的正负电荷,于是气体变成导体,导电时会发光.②氢光谱:从氢气放电管可以获得氢原子光谱.(3)巴耳末公式①公式:____________________________.②意义:巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱,即辐射波长的____特征.1λ=R122-1n2(n=3,4,5…)分立2.经典理论的困难(1)用经典(电磁)理论在解释原子的______和原子光谱的____特征时遇到了困难.(2)经典理论可以很好地应用于宏观物体,但不能用来解释____世界的现象.稳定性分立原子1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)各种原子的发射光谱都是连续谱.()(2)不同原子的发光频率是不一样的.()(3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质.()(4)氢原子光谱是利用氢气放电管获得的.()×√×√2.(多选)对原子光谱,下列说法正确的是()A.原子光谱是不连续的B.原子光谱是连续的C.由于原子都是由原子核和电子组成的,所以各种原子的原子光谱是相同的D.各种原子的原子结构不同,所以各种原子的原子光谱也不相同[解析]原子光谱为线状谱,A正确,B错误;各种原子都有自己的特征谱线,故C错,D对.[答案]AD3.(多选)以下论断中正确的是()A.按经典电磁理论,核外电子受原子核库仑引力,不能静止只能绕核运转,电子绕核加速运转,不断地向外辐射电磁波B.按经典理论,绕核运转的电子不断向外辐射能量,电子将逐渐接近原子核,最后落入原子核内C.按照卢瑟福的核式结构理论,原子核外电子绕核旋转,原子是不稳定的,说明该理论不正确D.经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体,但不能用于解释原子世界的现象[解析]卢瑟福的核式结构没有问题,主要问题出在经典电磁理论不能用来解释原子世界的现象.[答案]ABD合作攻重难探究光谱分类和光谱分析1.光谱的分类2.太阳光谱(1)太阳光谱的特点:在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线,是一种吸收光谱.(2)对太阳光谱的解释:阳光中含有各种颜色的光,但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时,太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光,然后再向四面八方发射出去,到达地球的这些谱线看起来就暗了,这就形成了连续谱背景下的暗线.3.光谱分析(1)优点:灵敏度高,分析物质的最低含量达10-10g.(2)应用:①应用光谱分析发现新元素;②鉴别物体的物质成分;研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素.③应用光谱分析鉴定食品优劣.【例1】关于光谱和光谱分析,下列说法正确的是()A.太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱B.霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱C.进行光谱分析时,可以利用线状谱,也可以利用连续谱D.观察月亮光谱,可以确定月亮的化学组成[解析]太阳光谱是吸收光谱,而月亮反射太阳光,也是吸收光谱,煤气灯火焰中钠蒸气产生的光谱属稀薄气体发光,是线状谱.由于月亮反射太阳光,其光谱无法确定月亮的化学组成.[答案]B1太阳光谱是吸收光谱,是阳光透过太阳的高层大气层时而形成的,不是地球大气造成的.2某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的,两者均可用来作光谱分析.1.太阳光谱中有许多暗线,它们对应着某些元素的特征谱线,产生这些暗线是由于()A.太阳表面大气中缺少相应的元素B.太阳内部缺少相应的元素C.太阳表面大气层中存在着相应元素D.地球表面大气层中存在着相应元素[解析]太阳是高温物体,它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时,某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收,从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱,分析太阳的吸收光谱,可知太阳大气层的物质组成,因此,选项C正确,A、B、D错误.[答案]C氢原子光谱的规律和应用1.氢原子的光谱从氢气放电管可以获得氢原子光谱,如图所示.2.氢原子光谱的特点在氢原子光谱图中的可见光区内,由右向左,相邻谱线间的距离越来越小,表现出明显的规律性.3.巴耳末公式(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式:1λ=R122-1n2,n=3,4,5…,该公式称为巴耳末公式.(2)公式中只能取n≥3的整数,不能连续取值,波长是分立的值.4.其他谱线除了巴耳末系,氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线,也都满足与巴耳末公式类似的关系式.【例2】(多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式1λ=R122-1n2,n=3,4,5…,对此,下列说法正确的是()A.巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式B.巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C.巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式D.巴耳末公式准确反映了氢原子发光的分立性,其波长的分立值并不是人为规定的[解析]巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的四条谱线作了分析总结出的巴耳末公式,并不是依据核式结构理论总结出来的,巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性,也就是氢原子实际只会发出若干特定频率的光,由此可知,选项CD正确.[答案]CD巴耳末公式的两点提醒(1)巴耳末公式反映氢原子发光的规律特征,不能描述其他原子.(2)公式是在对可见光的四条谱线分析时总结出来的,在紫外光区的谱线也适用.2.氢原子光谱巴耳末系最短波长与最长波长之比为()A.59B.49C.79D.29[解析]由巴耳末公式1λ=R122-1n2,n=3,4,5…得,当n=∞时,波长最小,最小波长λ1满足1λ1=R·122,当n=3时,波长最大,最大波长λ2满足1λ2=R122-132,联立解得λ1λ2=59,选项A正确.[答案]A课堂小结1.光谱:用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开,获得光的波长(或频率)和强度分布的记录.2.线状谱:光谱是一条条的亮线.3.连续谱:光谱为连在一起的光带.4.各种原子的发射光谱都是线状谱,不同原子的亮线位置不同,这些亮线称为原子的特征谱线.5.巴耳末公式:1λ=R122-1n2,n=3,4,5…知识脉络当堂固双基达标1.(多选)白光通过棱镜后在屏上会形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫排列的连续谱线,下列说法正确的是()A.棱镜使光谱加了颜色B.白光是由各种颜色的光组成的C.棱镜对各种颜色光的偏折不同D.发光物质发出了在可见光区的各种频率的光[解析]白光通过棱镜使各种颜色的光落在屏上的不同位置,说明棱镜对各种颜色的光偏折不同,形成的连续光谱按波长(或频率)排列,即白光是包括各种频率的光,光的颜色是由波长(或频率)决定,并非棱镜增加了颜色,B、C、D正确,A错误.[答案]BCD2.(多选)下列说法中正确的是()A.炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱B.各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应C.气体发出的光只能产生明线光谱D.在一定条件下气体也可以产生连续光谱[解析]据连续光谱的产生知A正确;吸收光谱中的暗线和明线光谱中的明线相对应,但通常吸收光谱中看到的暗线要比明线光谱中的明线少,所以B不对;气体发光,若为高压气体则产生吸收光谱,若为稀薄气体则产生明线光谱,所以C错误,D正确.[答案]AD3.(多选)关于线状谱,下列说法中正确的是()A.每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B.每种原子处在不同的物质中的线状谱相同C.每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同D.两种不同的原子发光的线状谱可能相同[解析]每种原子都有自己的结构,只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线,不会因温度、物质不同而改变,B、C正确.[答案]BC4.(多选)关于经典电磁理论与原子的核式结构之间的关系,下列说法正确的是()A.经典电磁理论很容易解释原子的稳定性B.经典电磁理论无法解释原子的稳定性C.根据经典电磁理论,电子绕原子核转动时,电子会不断释放能量,最后被吸附到原子核上D.根据经典电磁理论,原子光谱应该是连续的[解析]根据经典电磁理论,电子绕核运动产生变化的电磁场,向外辐射电磁波,电子转动能量减少,轨道半径不断减小,运动频率不断改变,因此大量原子发光的光谱应该是连续谱,最终电子落到原子核上,所以A错误,B、C、D正确.[答案]BCD

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